懸掛軌跡運動控制系統(tǒng)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-10-08 17:47 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 調(diào)節(jié)電機運行速度，實現(xiàn)控制物體的運動軌跡。該方案優(yōu)點是體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、使用便捷、可靠性提高。但系統(tǒng)軟硬件復(fù)雜、成本高。 基于上述理論分析和實際情況，擬定選擇方案二。 速度采集方案 方案一：采用霍爾集成片。該器件內(nèi)部由三片霍爾金屬板組成，當(dāng)磁鐵正對金屬板時，由于霍爾效應(yīng)，金屬板發(fā)生橫向?qū)?，因此可以在電機上安裝磁片，而將霍爾集成片安裝在固定軸上，通過對脈沖的計數(shù)進行電機速度的檢測。 懸掛軌跡運動控制系統(tǒng)畢業(yè)論文 方案二：采用對射式光電傳感器。其檢測方式為：發(fā)射器和接受器相互對射安裝，發(fā)射器的光直接對準(zhǔn)接受器， 當(dāng)測物擋住光束時，傳感器輸出產(chǎn)生變化以指示被測物被檢測到。通過脈沖計數(shù)，對速度進行測量。由于電機的收線輪直徑較小，將傳感器安在電機上容易產(chǎn)生測量誤差，將傳感器安在滑輪上可以減少收線引起的誤差。 方案三：采用多圈電位器式傳感器間接測量方式。通過杠桿機構(gòu)將線位移轉(zhuǎn)化為電阻值的變化，再根據(jù)電阻與速度之間的關(guān)系實現(xiàn)速度的檢測。 以上三種方案都是比較可行的方案。尤其是霍爾元件，應(yīng)用得很廣泛。方案一和方案二的精度都會有一定的限制。要達(dá)到本設(shè)計的要求會給制作帶來難度；鑒于此情況選選擇多圈電位器更好，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足本設(shè)計的精度要 求。 尋跡模塊 探測板上黑線的大致原理是：光線照射到板面并反射，由于黑線和白紙的反射系數(shù)不同，可根據(jù)接受到的反射光強弱判斷是否偏離黑線。 方案一：采用熱探測器。由于溫度變化是因為吸收熱能輻射能量引起的，與吸收紅外輻射的波長沒有關(guān)系，即對紅外輻射吸收沒有波長的選擇，因此受外界環(huán)境影響比較大。 方案二：使用發(fā)光二極管和光敏三極管組合。這種方案的缺點在于其他環(huán)境的光源會對光敏二極管產(chǎn)生很大的干擾。 方案三：使用紅外反射式一體化傳感器進行檢測。 通過對比，這次設(shè)計中由于是近距離探測，故采用方案三來完成數(shù)據(jù)采集。由于紅外光波長比可見光長，因此受可見光的影響較小。同時紅外線系統(tǒng)還具有以下優(yōu)點：尺寸小、質(zhì)量輕，便于安裝。反射式光電檢測懸掛軌跡運動控制系統(tǒng)畢業(yè)論文 器就是其中的一種器件，它具有體積小、靈敏度高、線性好等特點，外圍電路簡單，安裝起來方便，電源要求不高。用它作為近距離傳感器是最理想的，電路設(shè)計簡單、性能穩(wěn)定可靠。 第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)電路連接及硬件資源分配 本系統(tǒng)電路連接及硬件資源分配見圖 所示。采用 AT89S51 單片機作為核心器件，多圈電位器為懸掛物體位置采集器件，通過 ADC0832轉(zhuǎn)換位數(shù)字信號送入單片機處理， L298 作為直流電機的驅(qū)動模塊，以MAX7219 驅(qū)動的 LED 顯示和 4 4 鍵盤作為人機接口。 尋軌跡控制策略 根據(jù)題目的要求，懸掛物沿曲線運動的軌跡分為兩段，連續(xù)段和間斷段。可采用 4 個光電一體化傳感器 TCRT5000 作為檢測元件，其放置方式如圖 所示。 懸掛軌跡運動控制系統(tǒng)畢業(yè)論文 尋找黑線策略，采用模糊尋找的方式，首先物體從坐標(biāo)（ 0， 8）運行到坐標(biāo)（ 80， 8），檢測這之間有無黑線，如無，則從坐標(biāo)（ 80， 16）運行到坐標(biāo)（ 0， 16），再檢測這之間有無黑線，如有，則從坐標(biāo)（ 0，12）運行到（ 80， 12），檢測，如果沒有檢測到黑線，再進一步縮小范圍從（ 80， 14）運行到（ 80， 14）；如果檢測到黑線，再進一步縮小范圍從（ 80， 10）運行到（ 80， 10），當(dāng)檢測到黑線時就停下，此處將是黑線 起點；如果沒有檢測到黑線則返回從（ 80， 12）運行到（ 0， 12）檢測到的黑線即為黑線起點。以同樣的運行檢測方式即可尋找出黑線的起點。 在連續(xù)段尋跡時，通過判斷四個傳感器的 16 種組合狀態(tài)，使電機作出相應(yīng)的伸縮動作。當(dāng)軌跡為間斷線時，電機拉動傳感器在大角度方向內(nèi)位移，直到在某一方向檢測到新的黑線為止。然后再調(diào)用連續(xù)段的尋跡程序。 系統(tǒng)各模塊單元電路設(shè)計 電源部分電路設(shè)計 本系統(tǒng)中使用了直流 12V電機，其額定工作電壓為 12V，而單片機額定工作電壓為 5V，所以電路中采用了 7805 和 7812 作為穩(wěn)壓模塊，其最大輸出電流為 ，滿足系統(tǒng)電機驅(qū)動電流的要求，其電路如圖 所示。 懸掛軌跡運動控制系統(tǒng)畢業(yè)論文 電機控制模塊設(shè)計 物體運動的軌跡由電機的轉(zhuǎn)速和 轉(zhuǎn)向決定，電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的控制是通過多圈電位器對滑輪所轉(zhuǎn)的圈速進行檢測，同時通過另一個計數(shù)器對時間進行測量，結(jié)合兩個計數(shù)器的值，由單片機計算出電機的速度，而物體運動的軌跡的里程由滑輪的周長和所轉(zhuǎn)的圈數(shù)來計算。 本系統(tǒng)由單片機直接產(chǎn)生 PWM 信號，當(dāng)單片機接受到相應(yīng)的檢測信號時，單片機轉(zhuǎn)到中斷口處理信息， PWM 信號處于停發(fā)狀態(tài)。將單片機懸掛軌跡運動控制系統(tǒng)畢業(yè)論文 產(chǎn)生的 PWM 信號經(jīng)光電隔離器耦合后，控制 L298 驅(qū)動芯片來控制電動機的正反轉(zhuǎn)、啟動、制動。原理圖如 所示。 單片機將 、 作為輸出控制使能端 ,、 作為電機一的控制端
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